第一章第一节 化学反应与能量变化 第2课时 热化学方程式 中和热的测定 学案（含解析）2023-2024学年高中化学人教版（2023）选择性必修一

第第页第一章第一节化学反应与能量变化第2课时热化学方程式中和热的测定学案（含解析）2023-2024学年高中化学人教版（2023）选择性必修一第2课时热化学方程式中和热的测定

1.了解热化学方程式的含义并能正确书写热化学方程式。2.通过中和反应反应热的测定，初步学习测定化学反应反应热的实验方法。3.能正确分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当措施减小误差。4.能熟练判断热化学方程式的正误。

热化学方程式

1．概念：能表示参加反应物质的量和反应热关系的化学方程式。

2．意义：热化学方程式不仅表示化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1，表示：在25℃、101kPa时，2mol氢气和1mol氧气反应生成2mol液态水时放出571.6kJ的热量。

3．书写原则

(1)热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量，不表示分子或原子个数，可以为分数或整数。

(2)必须注明各物质的状态[s(固体)、l(液体)或g(气体)]、ΔH的数值、正负号及单位。

(3)对于相同的反应，ΔH的数值必须与化学计量数相对应。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)热化学方程式中，化学计量数既可表示物质的量，也可表示分子个数。()

(2)S(s)＋O2(g)===SO2(g)与S(g)＋O2(g)===SO2(g)的反应热相同。()

(3)热化学方程式既表示了反应中的物质变化，也表示了反应中的能量变化。()

(4)热化学方程式未注明温度和压强时，ΔH表示标准状况下的数据。()

(5)化学反应过程所吸收或放出的热量与参加反应的物质的物质的量成正比。()

答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√

2．热化学方程式H2O(l)===H2(g)＋O2(g)ΔH＝＋285.8kJ/mol的意义：________________________________________________________________________。

答案：在25℃、101kPa时，1mol液态水完全分解生成1mol氢气和mol氧气时吸收的热量是285.8kJ

热化学方程式的书写

1．书写三步骤

2．书写的注意事项

(1)标明物质的聚集状态：方程式中每种物质的化学式后面用括号注明物质的聚集状态(g、l、s)，不用标“↑”或“↓”，水溶液用aq表示。

(2)注明必要的测定条件：焓变与温度和压强等测定条件有关，所以书写时必须在ΔH后指明反应的温度和压强(25℃、101kPa时可不注明)。

(3)注意ΔH的符号及单位

ΔH只能写在热化学方程式的右边，且中间留空格。若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋”。ΔH的单位一般为kJ/mol(或kJ·mol－1)。

(4)注意化学计量数

①化学计量数只表示物质的量，因此可以为分数或整数。

②由于ΔH与反应物的物质的量有关，所以热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应。

③化学方程式中各物质的化学计量数加倍，则ΔH的数值也加倍；若反应逆向进行，则ΔH改变符号，但绝对值不变。

可逆反应的反应热

热化学方程式是表示反应已完成的量，而不管反应是否真正完成，如300℃时，氢气和碘蒸气反应的热化学方程式为H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH＝－9.48kJ·mol－1，它不代表在300℃时，将1molH2(g)和1molI2(g)反应就有9.48kJ的热量放出，而是代表有2molHI(g)生成时，才有9.48kJ的热量放出。

11.2L(标准状况)H2在足量Cl2中燃烧生成HCl气体，放出91.5kJ热量。下列热化学方程式正确的是()

A．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－91.5kJ/mol

B．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝＋91.5kJ/mol

C．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝＋183kJ/mol

D．2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)ΔH＝＋183kJ/mol

[解析]H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)，标准状况下11.2LH2的物质的量是0.5mol，与1molH2相对应的放热量为91.5kJ×2＝183kJ，则：

H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－183kJ/mol，

2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)ΔH＝＋183kJ/mol。

[答案]D

依据例题数据，判断下列热化学方程式正确的是()

A．2H2(g)＋2Cl2(g)===4HCl(g)ΔH＝－183kJ/mol

B．H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－183kJ

C.H2(g)＋Cl2(g)===HCl(g)ΔH＝－91.5kJ/mol

D.H2＋Cl2===HClΔH＝－91.5kJ/mol

解析：选C。A项ΔH的数值不对，B项ΔH的单位不对，D项未标注物质的状态。

“五查”法判断热化学方程式的正误

(1)一查化学方程式是否书写正确。

(2)二查是否标明聚集状态：固(s)、液(l)、气(g)、溶液(aq)。

(3)三查ΔH的“＋”“－”号是否与吸热、放热一致。ΔH数值前有“＋”“－”号，放热反应的ΔH为“－”，吸热反应的ΔH为“＋”。

(4)四查ΔH的单位是否正确，要统一用kJ/mol(或kJ·mol－1)。

(5)五查ΔH的绝对值是否与热化学方程式的化学计量数相对应。

热化学方程式的意义

1．热化学方程式C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1表示()

A．碳和水反应吸收131.3kJ能量

B．1mol碳和1mol水反应生成一氧化碳和氢气，并吸收131.3kJ热量

C．1mol固态碳和1mol水蒸气反应生成1mol一氧化碳气体和1mol氢气，并吸收131.3kJ热量

D．1个固态碳原子和1分子水蒸气反应吸收131.3kJ热量

解析：选C。ΔH的数值要与热化学方程式中物质的化学计量数、状态相对应，A、B项错误，C项正确；热化学方程式中的化学计量数表示对应物质的物质的量，D项错误。

2．已知热化学方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH，下列有关ΔH的说法正确的是()

A．与化学方程式的书写形式无关

B．与H—H键、O===O键、H—O键的键能有关

C．与是否使用催化剂有关

D．与物质的状态无关

解析：选B。化学计量数不同时，反应的焓变不同，A项错误；化学反应的焓变与键能的相对大小有关，与反应条件无关，B项正确，C项错误；同一物质的状态不同时，自身具有的能量也不同，从而导致反应的焓变不同，D项错误。

热化学方程式的判断及书写

3．(2023·济南外国语学校高二月考)下列热化学方程式正确的是()

A．C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2OΔH＝－1367.0kJ/mol

B．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋57.3kJ/mol

C．S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－269.8kJ/mol

D．2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)ΔH＝－116.2kJ

解析：选C。A项未标明各物质的聚集状态，B项NaOH和HCl的反应为放热反应，ΔH”或“＝”)ΔH，理由是________。

解析：(1)ΔH＝－[100g×4.18×10－3kJ/(g·℃)×3.4℃]÷0.025mol≈－56.8kJ/mol。(2)因弱电解质的电离过程是吸热的，将NaOH溶液改为相同体积、相同浓度的氨水后，反应放出的热量减少，所以ΔH1>ΔH。

答案：(1)－56.8kJ/mol(2)>NH3·H2O电离吸热

(1)实验中改变酸碱用量时，反应放出的热量发生改变，误认为中和热也发生改变，因为中和热是酸碱发生中和反应生成1molH2O(l)的反应热，故中和热与酸碱用量无关。

(2)误认为中和热的数值57.3kJ/mol是针对所有酸碱反应，57.3kJ/mol是稀的强酸和强碱反应生成可溶性盐和1molH2O(l)时的反应热。

中和热的概念

1．下列说法正确的是()

A．中和热一定是强酸跟强碱反应放出的热量

B．1mol酸与1mol碱完全反应放出的热量是中和热

C．在稀溶液中，酸与碱发生中和反应生成1molH2O(l)时的反应热叫做中和热

D．表示中和热的热化学方程式为H＋＋OH－===H2OΔH＝－57.3kJ·mol－1

解析：选C。中和热是指稀酸、稀碱反应生成1mol液态H2O时放出的热量。

2．(2023·吉林高二检测)含有11.2gKOH的稀溶液与1L0.1mol/L的H2SO4溶液反应，放出11.46kJ的热量，表示该反应中和热的化学方程式为()

A．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－11.46kJ/mol

B．2KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－11.46kJ/mol

C．2KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6kJ/mol

D．KOH(aq)＋H2SO4(aq)===K2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol

解析：选D。中和热是以生成1molH2O(l)所放出的热量来定义的，故书写中和热的热化学方程式时，应以生成1molH2O(l)为标准来配平其余物质的化学计量数，故D正确。

中和热的测定

3．下列说法中正确的是()

A．中和热的测定实验中需要用到的主要玻璃仪器有两个大小相同的烧杯、两个大小相同的量筒、温度计、环形玻璃搅拌棒

B．可以用保温杯代替烧杯做有关中和热测定的实验

C．在测定中和热的实验中，只需要测定并记录3次温度

D．测定中和热的实验中，若所使用的NaOH的物质的量稍大于HCl，则会导致所测得的中和热数值偏高

解析：选B。为了防止散热，在中和热测定的实验中应选用一大一小两个烧杯，小烧杯和大烧杯之间应用泡沫塑料隔开，A项错误。从防止散热的效果看，保温杯完全可以代替烧杯，而且防止散热效果更好，B项正确。在测定中和热的实验中，需测定稀盐酸、稀NaOH溶液的温度以及反应后混合液的最高温度，即一次实验需要测定并记录3次温度，但对于定量实验，需进行重复实验，C项错误。在中和热测定的过程中为了提高实验的准确度，在实验中通常使一种物质稍过量，D项错误。

4．实验室利用如图装置进行中和热的测定。

(1)该图中有两处实验用品未画出，它们是_____、________。

(2)如用0.5mol/L的盐酸与NaOH固体进行实验，则实验中测得的中和热数值将____(填“偏大”“偏小”或“不变”)，原因是____________________________________。

解析：(1)由装置图可知，装置缺少搅拌用的环形玻璃搅拌棒和保温使用的泡沫塑料板或硬纸板。(2)因为氢氧化钠固体溶于水要放热，则该实验测出的中和热数值偏大。

答案：(1)环形玻璃搅拌棒泡沫塑料板(或硬纸板)

(2)偏大氢氧化钠固体溶于水放热

重难易错提炼

1.热化学方程式具有宏观意义，不具有微观意义，因为它与ΔH相对应。可逆反应中“ΔH”表示的是完全反应时对应的焓变值，且正、逆反应的ΔH数值相等，符号相反。

2.一个数值：强酸、强碱在稀溶液中发生中和反应生成1mol液态水，放出57.3kJ的热量。

3.一个公式：中和热的计算公式：ΔH＝－kJ/mol[其中c＝4.18J/(g·℃)]。

课后达标检测

[基础巩固]

1．热化学方程式2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－483.6kJ/mol中，化学式前面的化学计量数表示()

A．分子数B．体积

C．质量D．物质的量

解析：选D。热化学方程式与普通化学方程式不同，热化学方程式中化学计量数只表示物质的量，所以化学计量数可以是分数或整数。

2．下列说法正确的是()

A．等质量的白磷蒸气和白磷固体分别完全燃烧，后者放出的热量多

B．人类日常利用的煤、天然气、石油等的能量，归根到底是由太阳能转变来的

C．任何酸与碱发生中和反应生成1molH2O(l)的过程中，能量变化均相同

D．H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol能表示稀硫酸与稀Ca(OH)2溶液反应的中和热

解析：选B。A.前者放出的热量多，错误；B.人类日常利用的煤、天然气、石油等的能量，归根到底是由古代的动物、植物等经过漫长的历史时期形成的，因此是太阳能转变来的，正确；C.只有在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O(l)时，能量变化才相同，错误；D.H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol表示可溶性的稀强酸与稀强碱反应产生可溶性盐和1mol液态水时放出的热量，由于CaSO4微溶于水，因此该反应不能表示稀硫酸与稀Ca(OH)2溶液反应的中和热，错误。

3．(2023·杭州六校联考)在做中和热测定实验时，应使用的下列仪器有()

①量筒②托盘天平③烧杯④容量瓶⑤冷凝管⑥温度计⑦酒精灯

A．①③⑥B．②③⑤

C．①②③⑥D．全部

解析：选A。中和热测定实验中，需用温度计测定溶液温度，需用量筒量取一定量的酸、碱溶液，需用烧杯盛放反应液及碎泡沫塑料。

4．下列表述或说法正确的是()

A．2NO2===O2＋2NOΔH＝＋116.2kJ/mol(反应热)

B．氢氧化钠的稀溶液与浓硫酸反应时生成1mol水时的能量变化就是中和热

C．测中和热时所用的盐酸和氢氧化钠溶液的浓度一般是相同的

D．测中和热时通过环形玻璃搅拌棒的上下移动使溶液混合均匀

解析：选D。未注明物质的聚集状态，所以A错误；浓硫酸稀释时放热，所以B错误；测中和热时为了使反应进行充分，一般让酸或碱中的一种物质过量，所以C错误；环形玻璃搅拌棒是通过上下移动使溶液混合均匀的，所以D正确。

5．(2023·福州八校联考)下列中和反应的热化学方程式可用H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1来表示的是()

A．CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===CH3COONa(aq)＋H2O(l)ΔH＝－Q1kJ·mol－1

B.H2SO4(浓，aq)＋NaOH(aq)===Na2SO4(aq)＋H2O(l)ΔH＝－Q2kJ·mol－1

C．HNO3(aq)＋NaOH(aq)===NaNO3(aq)＋H2O(l)ΔH＝－Q3kJ·mol－1

D．H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－Q4kJ·mol－1

解析：选C。CH3COOH是弱电解质，电离过程会吸热，故A错误；浓H2SO4稀释时要放热，故B错误；H2SO4和Ba(OH)2反应过程中除了氢离子和氧氧根离子反应放热，硫酸钡沉淀的生成也伴随有热量变化，故D错误。

6．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g)ΔH＝－270kJ·mol－1。下列说法正确的是()

A．2L氟化氢气体分解成1L氢气和1L氟气吸收270kJ热量

B．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ

C．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量

D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ热量

解析：选C。由题中的热化学方程式可知，1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol气态氟化氢放出的热量为270kJ，而从气态的氟化氢转化为液态的氟化氢还要放出热量，所以热量应大于270kJ，B错误；由于反应为放热反应，所以在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量，C正确。

7．下列热化学方程式书写正确的是()

A．2SO2＋O22SO3ΔH＝－196.6kJ·mol－1

B．4H2(g)＋2O2(g)===4H2O(l)ΔH＝－1143.2kJ·mol－1

C．C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝＋393.5kJ

D．C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝＋393.5kJ·mol－1

解析：选B。A中未注明各物质的聚集状态，C、D中ΔH的符号错误，放热反应的ΔH<0，且C中ΔH的单位也错误。

8．沼气是一种能源，它的主要成分是CH4，0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出445kJ热量，则下列热化学方程式中正确的是()

A．2CH4(g)＋4O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＝＋890kJ/mol

B．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝＋890kJ/mol

C．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890kJ/mol

D.CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋H2O(l)ΔH＝－890kJ/mol

解析：选C。0.5molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出445kJ热量，即1molCH4完全燃烧生成CO2和液态H2O时，放出890kJ热量，根据书写热化学方程式的有关规定，要注明参加反应的物质的聚集状态，标出热效应，故符合题意的是C项。

9．已知H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)ΔH＝－184.6kJ/mol，则1/2H2(g)＋1/2Cl2(g)===HCl(g)的ΔH为()

A．＋184.6kJ/molB．－92.3kJ/mol

C．－369.2kJ/molD．＋92.3kJ/mol

解析：选B。热化学方程式中各物质的化学计量数只表示该物质的物质的量，当化学计量数减半时，反应热也减半。

10．写出下列反应的热化学方程式：

(1)1molC2H5OH(l)完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出1366.8kJ热量：________________________________________________________________________。

(2)1molC(石墨，s)与适量H2O(g)反应生成CO(g)和H2(g)，吸收131.3kJ热量：________________________________________________________________________。

(3)1.7gNH3(g)发生催化氧化反应生成气态产物，放出22.67kJ热量：________________________________________________________________________。

解析：已知反应物的物质的量及放出或吸收的热量，要写出热化学方程式，关键是要确定与方程式中的化学计量数相对应的ΔH。(1)C2H5OH燃烧的化学方程式为C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O，那么，相应的热化学方程式为C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1366.8kJ·mol－1。

(2)1molC(石墨，s)与适量H2O(g)完全反应吸收131.3kJ热量，则相应的热化学方程式为C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3kJ·mol－1。

(3)1.7gNH3的物质的量为0.1mol，则1molNH3完全反应放出的热量为226.7kJ。那么相应的热化学方程式为NH3(g)＋O2(g)===NO(g)＋H2O(g)ΔH＝－226.7kJ·mol－1。

答案：(1)C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)

ΔH＝－1366.8kJ·mol－1

(2)C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)

ΔH＝＋131.3kJ·mol－1

(3)NH3(g)＋O2(g)===NO(g)＋H2O(g)

ΔH＝－226.7kJ·mol－1

11．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol，回答下列有关问题：

(1)用0.1molBa(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应，能放出____kJ的能量。

(2)如图所示装置中，仪器A的名称是______，作用是___________________________；仪器B的名称是____，作用是____________________________________；碎泡沫塑料的作用是___________________________________________。

(3)通过实验测定的中和热的ΔH常常大于－57.3kJ/mol，其原因可能是__________________________________________。

解析：(1)根据H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ/mol知含0.1molBa(OH)2的稀溶液与足量稀硝酸反应生成0.2molH2O(l)，故放出的能量为11.46kJ。

(2)由实验装置知，仪器A为环形玻璃搅拌棒，作用是搅拌，使溶液充分混合；仪器B为温度计，作用是测量溶液的温度；碎泡沫塑料的作用是保温、隔热、减少实验过程中的热量损失。

(3)在测量中和热的实验中，减少热量损失是实验的关键，即在实验中会不可避免有少量热量损失，导致ΔH常常大于正常值。

答案：(1)11.46(2)环形玻璃搅拌棒搅拌，使溶液充分混合温度计测量溶液的温度保温、隔热、减少实验过程中的热量损失(3)实验中不可避免有少量热量损失

[能力提升]

12．(2023·江北中学高二测试)下列有关热化学方程式的评价合理的是()

实验事实热化学方程式评价

AH＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1，将稀硫酸与氢氧化钡溶液混合H2SO4(aq)＋Ba(OH)2(aq)===BaSO4(s)＋2H2O(l)ΔH＝－114.6kJ·mol－1正确

B醋酸与稀氢氧化钠溶液混合CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)===H3COONa(aq)＋H2O(l)ΔH＝－57.3kJ·mol－1不正确；因为醋酸状态为“l”，而不是“aq”

C160gSO3气体与适量水恰好完全反应生成H2SO4，放出热量260.6kJSO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(aq)ΔH＝－130.3kJ·mol－1不正确；因为反应热为ΔH＝－260.6kJ·mol－1

D25℃、101kPa下，120g石墨完全燃烧放出热量3935.1kJC(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－393.51kJ·mol－1不正确；同素异形体要注名称：C(石墨，s)

解析：选D。A中生成硫酸钡沉淀，故ΔH不等于－114.6kJ·mol－1，A错误；醋酸为弱酸，不能完全电离，放热小于57.3kJ·mol－1，B错误；160gSO3气体的物质的量为2mol，热化学方程式正确，C错误；D项符合题意。

13．将V1mL1.0mol/LHCl溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示(实验中始终保持V1＋V2＝50mL)。下列叙述正确的是()

A．做该实验时环境温度为22℃

B．该实验表明化学能可以转化为热能

C．NaOH溶液的浓度约是1.0mol/L

D．该实验表明有水生成的反应都是放热反应

解析：选B。中和反应为放热反应，B正确；从表中分析当加入HCl溶液5mL，NaOH溶液45mL时，反应后温度为22℃，故实验时环境温度小于22℃，A错；当加入HCl溶液30mL反应放热最多，应是酸碱恰好完全中和，故c(NaOH)＝＝1.5mol/L，C错；中和反应有水生成，但有水生成的不一定是放热反应，如H2＋CuOH2O＋Cu是吸热反应，D错。

14．下列说法正确的是()

A．Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)ΔH＝－216kJ·mol－1，E反应物＜E生成物

B．CaCO3(s)===CaO(s)＋